Nghiên cứu sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện trong thành phần bê tông xi măng làm lớp mặt đường giao thông nông thôn

Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện An Khánh và Cao Ngạn trong thành phần bê tông làm lớp mặt đường giao thông nông thôn. Kết quả nghiên cứu đã xác định được hàm lượng xỉ nhiệt điện tối ưu thay thế một phần hoặc toàn bộ cốt liệu mịn và thô trong thành phần bê tông xi măng làm đường giao thông nông thôn.

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO XỈ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRONG THÀNH PHẦN BÊ TÔNG XI MĂNG LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN Đỗ Mai Anh*, Nguyễn Văn Đạt, Đinh Phúc Thương, Nguyễn Quang Trung Trường Đại học Mỏ - Địa Chất *Tác giả liên lạc: maianhdcct59@gmail.com TÓM TẮT Bài báo trình bày kết nghiên cứu sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện An Khánh Cao Ngạn thành phần bê tông làm lớp mặt đường giao thông nông thôn Kết nghiên cứu xác định hàm lượng xỉ nhiệt điện tối ưu thay phần tồn cốt liệu mịn thơ thành phần bê tông xi măng làm đường giao thông nông thôn Xác định hàm lượng tro bay tối ưu để thay phần hàm lượng xi măng hỗn hợp PCB 40 tro bay hai nhà máy nhiệt điện An Khánh Cao Ngạn thành phần bê tơng xi măng Kết nghiên cứu góp phần hồn thiện sở lý thuyết tính tóa n cấp phối bê tơng có sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện có ý nghĩa thực tiễn tận dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện làm giảm lượng chất thải nhà máy nhiệt điện, hạn chế nhiễm mơi trường Từ khóa: Tro xỉ, nhà máy điện RESEARCH ON USING OF ASH SLAG OF THERMAL POWER PLANTS IN THE COMPOSITION OF CONCRETE FOR CONSTRUCTION ROAD Do Mai Anh*, Nguyen Van Dat, Dinh Phuc Thuong, Nguyen Quang Trung Ha Noi University of Mining and Geology *Corresponding Author: maianhdcct59@gmail.com ABSTRACT This paper presents the results of research on the use of ash slag in An Khanh and Cao Ngan hydropower plants in the composition of the road surface The results of this research have determined the optimum ash content to replace part or all of fine aggregate and coarse aggregate in cementitious concrete components for rural roads Determination of optimum fly ash content to replace part of PCB 40 composite cement by fly ash of two An Khanh and Cao Ngan thermal power plants in cement concrete Contribute to the improvement of the theoretical basis for the composting of concrete using ash plant and practical significance to make use of ashes of thermal power plants to reduce waste in thermal power plants, limiting environmental pollution Keywords: Ash, thermal power TỔNG QUAN Hiện nay, Việt Nam có 21 nhà máy nhiệt điện than vận hành, tiêu thụ khoảng 45 triệu than/năm, thải hàng năm 16 triệu tro xỉ tổng diện tích bãi thải xỉ 700ha Theo dự báo đến năm 2020, nước ta có tổng 43 nhà máy nhiệt điện với công suất 39020 MW, năm thải lượng tro xỉ lớn 30 triệu tấn/năm Vì thế, nảy sinh vấn đề mơi trường diện 641 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 tích đất lớn để tập hợp chất thải, khói bụi từ tro xỉ gây ô nhiễm nguồn nước, nước rỉ từ bãi thải gây ô nhiễm môi trường… Trên giới, tro xỉ thải ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt lĩnh vực xây dựng đường giao thông Hiệp hội tro bay Mỹ American Coal Ash Association, 2003 đưa ứng dụng tro bay lĩnh vực giao thông phương pháp nghiên cứu chúng Một số tác giả nghiên cứu sử dụng tro bay với nhiều mục đích khác Behera, R K (2010), Cetin, B., A H Aydilek and Y Guney (2010), Edil, T B., H A Acosta and C H Benson (2006), Ismaiel, H A H (2006), Erdem O Tastan at el, 2011 Có thể thấy, việc tái sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện đốt than đẩy mạnh giới Một số nghiên cứu nước sử dụng tro xỉ để sản xuất xi măng, làm bê tông trọng lượng nhẹ, làm vật liệu xây dựng, tro xỉ làm chất cải tạo đất cho trồng Bùi Anh Tuấn (2016), Chu Thị Hồng Nhạn nnk (2014), Đỗ Văn Nụ (2010, Nguyễn Mạnh Thủy nnk (2005), Hồng Minh Đức nnk (2015), Đặng Cơng Hưởng(2017)… Tuy nhiên, lượng tro xỉ thải hàng năm lớn Vì vậy, việc nghiên cứu tái chế, sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện cần đẩy mạnh khơng lĩnh vực xây dựng mà cịn tất lĩnh vực khác.Chính vậy, việc nghiên cứu sử dụng tro xỉ cần thiết Bài báo tập trung nghiên cứu sử dụng xỉ thải nhà máy nhiệt điện làm cốt liệu thay cho cát đá thành phần bê tông xi măng làm lớp mặt đường giao thông nông thôn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để chế tạo bê tơng có sử dụng tro xỉ Kỷ yếu khoa học nhà máy nhiệt điện, tiến hành lấy mẫu tro xỉ (xỉ đáy lò, tro bay) hai nhà máy nhiệt điện An Khánh Cao Ngạn tỉnh Thái Nguyên Các mẫu lấy nghiên cứu tiêu kỹ thuật cho tro xỉ để sử dụng thành phần bê tông như: thành phần hạt (TCVN 7570:2006); hàm lượng tạp chất (TCVN 7572:2006); khối lượng riêng (TCVN 4030:2003) Bê tông thiết kế gồm thành phần đá dăm, xỉ đáy lò (hoặc tro bay), cát, nước xi măng Các thành phần đá dăm, nước xi măng đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật Bê tông tro xỉ sử dụng làm lớp mặt đường giao thông nông thôn hạng A, B; Mac M30; độ sụt - 4cm; độ mài mòn ≤ 0,6 g/cm2 Để thiết kế thành phần bê tơng, sử dụng phương pháp tính tóa n kết hợp với thực nghiệm Bolomey – Skramtaev (Nga) Loại xi măng sử dụng xi măng PCB40, chất lượng cốt liệu thấp, độ sụt thiết kế – 5cm Trong q trình tính tóa n lý thuyết sở Xỉ đáy lò thay cát thành phần bê tơng Các nhóm xỉ > 5mm thay phần đá dăm cấp phối Tro bay thay phần chất kết dính xi măng Sau tính tóa n lý thuyết, tiến hành đúc mẫu xác định tiêu kỹ thuật: độ sụt (TCVN 3106:1993); cường độ kháng nén (TCVN 3118:1993), độ mài mòn (TCVN 3114:1993), cường độ kháng uốn (TCVN 3119:1993) Trong trường hợp chưa đủ độ sụt thêm nước xi măng đạt đủ độ sụt, cho tỷ lệ N/X không đổi Thí nghiệm thực Phịng thí nghiệm “Địa kỹ thuật cơng trình” LAS XD 928 Bộ mơn Địa chất cơng trình, khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất phịng thí nghiệm “Kỹ thuật đất đá vật liệu xây dựng” LAS XD 80 Trung tâm Nghiên cứu Địa 642 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 kỹ thuật, trường Đại học Mỏ - Địa chất KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Các kết xác định tiêu kỹ thuật tro xỉ Các kết xác định tiêu kỹ thuật cho tro xỉ để sử dụng thành phần bê tông như: Xác định thành phần hạt; Xác định hàm lượng tạp chất - Về bê tông sử dụng tro xỉ An Khánh: Với phương pháp thiết kế cấp phối khơng hồn tồn sử dụng lượng nước thiết kế ban đầu mà lượng nước sử dụng làm bê tông tro xỉ lớn với bê tông thông thường Với phương pháp tận dụng cỡ hạt > 5mm tro xỉ để thay phần đá dăm cấp phối bê tơng tro xỉ An Khánh đạt Mac thiết kế Điều cho thấy tro xỉ An Khánh hoàn toàn phù hợp thay hoàn toàn cốt liệu mịn phần cốt thiệu thô thành phần bê tông làm lớp mặt đường - Về bê tông sử dụng tro xi Cao Ngạn: Do thành phần hạt